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设计时最常用的几个物性值。CTE 用来算安装间隙,比热和导热用来算升温,辐射率用来算元件温度。
| 牌号 | 体系 | CTE 10⁻⁶/K | 比热 J/(kg·K) | 导热 W/(m·K) | 辐射率 | 熔点 ℃ | 居里点 ℃ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1Cr13Al4 | 铁铬铝 | 15.0 | 460 | 14.0 | 0.70 | 1500 | 760 |
| 1Cr21Al4 | 铁铬铝 | 15.2 | 460 | 14.0 | 0.72 | 1505 | 750 |
| 0Cr21Al6 | 铁铬铝 | 15.5 | 465 | 13.8 | 0.82 | 1505 | 740 |
| 0Cr21Al6Nb | 铁铬铝 | 15.5 | 465 | 13.8 | 0.80 | 1505 | 740 |
| 0Cr23Al5 | 铁铬铝 | 15.4 | 462 | 13.9 | 0.80 | 1500 | 750 |
| 0Cr25Al5 | 铁铬铝 | 15.5 | 460 | 13.8 | 0.80 | 1500 | 740 |
| 0Cr27Al7Mo2 | 铁铬铝 | 15.8 | 465 | 13.5 | 0.82 | 1510 | 730 |
| Cr15Ni60 | 镍铬 | 14.5 | 450 | 14.5 | 0.88 | 1390 | 无 |
| Cr20Ni30 | 镍铬 | 14.2 | 452 | 14.8 | 0.88 | 1400 | 无 |
| Cr20Ni35 | 镍铬 | 14.2 | 452 | 14.8 | 0.88 | 1400 | 无 |
| Cr20Ni80 | 镍铬 | 14.0 | 450 | 15.0 | 0.88 | 1400 | 无 |
| Cr30Ni70 | 镍铬 | 13.8 | 445 | 15.5 | 0.87 | 1380 | 无 |
| N4 | 纯镍 | 13.3 | 444 | 90.7 | 0.15 | 1455 | 358 |
| N6 | 纯镍 | 13.3 | 444 | 90.7 | 0.15 | 1455 | 358 |
| Ni200 | 纯镍 | 13.3 | 444 | 90.7 | 0.15 | 1455 | 358 |
| Ni201 | 纯镍 | 13.3 | 444 | 90.7 | 0.15 | 1455 | 358 |
典型值,取自公开材料手册区间;实际以材质单为准。纯镍的辐射率是抛光态,氧化后会升到 0.6 以上。
元件受热会伸长。不留间隙,元件就会顶在炉衬上弯曲、甚至顶断。每米长度的伸长量按下表算,实际预留建议再乘 1.2。
| 牌号(每 1 米) | 到 800℃ 伸长 mm | 到 1000℃ 伸长 mm | 到 1200℃ 伸长 mm |
|---|---|---|---|
| 1Cr13Al4 | 11.7 | 14.7 | 17.7 |
| 1Cr21Al4 | 11.9 | 14.9 | 17.9 |
| 0Cr27Al7Mo2 | 12.3 | 15.5 | 18.6 |
| Cr15Ni60 | 11.3 | 14.2 | 17.1 |
| Cr20Ni30 | 11.1 | 13.9 | 16.8 |
| Cr30Ni70 | 10.8 | 13.5 | 16.3 |
| N4 | 10.4 | 13.0 | 15.7 |
| N6 | 10.4 | 13.0 | 15.7 |
| Ni201 | 10.4 | 13.0 | 15.7 |
按 ΔL = L × CTE × (T − 20) ÷ 10⁶ 算。比如 0Cr25Al5 一米长、元件 1200℃,大约伸 18 mm,留 22 mm 比较稳。
按 20℃ 电阻率算的冷态每米电阻。热态电阻更高,恒压供电设计要按热态校核。
| 牌号 | ρ20 μΩ·m | φ0.5 | φ1.0 | φ1.5 | φ2.0 | φ2.5 | φ3.0 | φ4.0 | φ5.0 | φ6.0 | φ8.0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1Cr13Al4 | 1.25 | 6.3662 | 1.5915 | 0.7074 | 0.3979 | 0.2546 | 0.1768 | 0.0995 | 0.0637 | 0.0442 | 0.0249 |
| 1Cr21Al4 | 1.23 | 6.2643 | 1.5661 | 0.6960 | 0.3915 | 0.2506 | 0.1740 | 0.0979 | 0.0626 | 0.0435 | 0.0245 |
| 0Cr21Al6 | 1.42 | 7.2320 | 1.8080 | 0.8036 | 0.4520 | 0.2893 | 0.2009 | 0.1130 | 0.0723 | 0.0502 | 0.0283 |
| 0Cr21Al6Nb | 1.45 | 7.3848 | 1.8462 | 0.8205 | 0.4615 | 0.2954 | 0.2051 | 0.1154 | 0.0738 | 0.0513 | 0.0288 |
| 0Cr23Al5 | 1.35 | 6.8755 | 1.7189 | 0.7639 | 0.4297 | 0.2750 | 0.1910 | 0.1074 | 0.0688 | 0.0477 | 0.0269 |
| 0Cr25Al5 | 1.40 | 7.1301 | 1.7825 | 0.7922 | 0.4456 | 0.2852 | 0.1981 | 0.1114 | 0.0713 | 0.0495 | 0.0279 |
| 0Cr27Al7Mo2 | 1.53 | 7.7922 | 1.9481 | 0.8658 | 0.4870 | 0.3117 | 0.2165 | 0.1218 | 0.0779 | 0.0541 | 0.0304 |
| 牌号 | ρ20 μΩ·m | φ0.5 | φ1.0 | φ1.5 | φ2.0 | φ2.5 | φ3.0 | φ4.0 | φ5.0 | φ6.0 | φ8.0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Cr15Ni60 | 1.12 | 5.7041 | 1.4260 | 0.6338 | 0.3565 | 0.2282 | 0.1584 | 0.0891 | 0.0570 | 0.0396 | 0.0223 |
| Cr20Ni30 | 1.06 | 5.3985 | 1.3496 | 0.5998 | 0.3374 | 0.2159 | 0.1500 | 0.0844 | 0.0540 | 0.0375 | 0.0211 |
| Cr20Ni35 | 1.04 | 5.2967 | 1.3242 | 0.5885 | 0.3310 | 0.2119 | 0.1471 | 0.0828 | 0.0530 | 0.0368 | 0.0207 |
| Cr20Ni80 | 1.09 | 5.5513 | 1.3878 | 0.6168 | 0.3470 | 0.2221 | 0.1542 | 0.0867 | 0.0555 | 0.0386 | 0.0217 |
| Cr30Ni70 | 1.18 | 6.0097 | 1.5024 | 0.6677 | 0.3756 | 0.2404 | 0.1669 | 0.0939 | 0.0601 | 0.0417 | 0.0235 |
| 牌号 | ρ20 μΩ·m | φ0.5 | φ1.0 | φ1.5 | φ2.0 | φ2.5 | φ3.0 | φ4.0 | φ5.0 | φ6.0 | φ8.0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| N4 | 0.10 | 0.4889 | 0.1222 | 0.0543 | 0.0306 | 0.0196 | 0.0136 | 0.0076 | 0.0049 | 0.0034 | 0.0019 |
| N6 | 0.10 | 0.4889 | 0.1222 | 0.0543 | 0.0306 | 0.0196 | 0.0136 | 0.0076 | 0.0049 | 0.0034 | 0.0019 |
| Ni200 | 0.10 | 0.4889 | 0.1222 | 0.0543 | 0.0306 | 0.0196 | 0.0136 | 0.0076 | 0.0049 | 0.0034 | 0.0019 |
| Ni201 | 0.10 | 0.4889 | 0.1222 | 0.0543 | 0.0306 | 0.0196 | 0.0136 | 0.0076 | 0.0049 | 0.0034 | 0.0019 |
丝材按 R/m = ρ × 4 ÷ (π × d²) 算,d 是丝径(mm)。带材换成 R/m = ρ ÷ (t × w)。
| 体系 | 绕制温度 | 最小弯曲半径 | 焊接 | 说明 |
|---|---|---|---|---|
| 铁铬铝 | 需加热到 250℃ | 4 × d | 不适合焊接固定 | 冷态脆,绕制前需加热到 200~300℃;焊点脆,热循环后必断 |
| 镍铬 | 常温可弯 | 3 × d | 可用于焊接固定 | 常温可绕;可焊接,但焊后建议退火 |
| 纯镍 | 常温可弯 | 2 × d | 可用于焊接固定 | 软态易弯;可点焊、氩弧焊 |
铁铬铝冷态脆,直接冷弯开裂的概率很高。要成型的话先加热到 200~300℃,趁热带温弯。
自由辐射、水平搁置、不加中间支撑时,元件能跨多长。超了就会明显下垂,甚至碰到炉衬造成短路。
| 体系 | 900℃ mm | 1000℃ mm | 1100℃ mm | 1200℃ mm |
|---|---|---|---|---|
| 铁铬铝(普通) | 800 | 800 | 700 | 550 |
| 铁铬铝(含铌) | 1000 | 1000 | 900 | 750 |
| 镍铬 | 900 | 900 | 800 | 650 |
| 纯镍 | 500 | 500 | 500 | 500 |
工程经验值。跨距不够就加陶瓷支撑,或改用含铌牌号(0Cr21Al6Nb)。
| 体系 | 标准号 | 名称 |
|---|---|---|
| 铁铬铝 | GB/T 1234 | 高电阻电热合金(中国) |
| 铁铬铝 | GB/T 13300 | 高电阻电热合金丝(中国) |
| 铁铬铝 | ASTM B603 | 电热用铁铬铝合金丝(美国) |
| 铁铬铝 | DIN 17470 | 电热合金丝与带(德国) |
| 铁铬铝 | JIS C2520 | 电热丝(日本) |
| 镍铬 | GB/T 1234 | 高电阻电热合金(中国) |
| 镍铬 | ASTM B344 | 镍铬电热合金丝(美国) |
| 镍铬 | DIN 17470 | 电热合金丝与带(德国) |
| 镍铬 | JIS C2520 | 电热丝(日本) |
| 纯镍 | GB/T 2054 | 镍及镍合金板(中国) |
| 纯镍 | ASTM B162 | 镍板/带/丝(美国) |
| 纯镍 | UNS N02200 / N02201 | 国际牌号 |
电阻率公差:普通电热合金按 ±5%,精密电阻合金按 ±3%,具体以合同与材质单为准。
| 项目 | 公式 | 用在哪些页面 |
|---|---|---|
| 电阻率温度修正 | ρ(T) = ρ₂₀ × [1 + α(T−20)] | 牌号页温度曲线 / 工况核算 |
| 圆丝每米电阻 | R/m = ρ × 4 ÷ (π × d²) | 本页 / 方阻计算器 |
| 带材每米电阻 | R/m = ρ ÷ (t × w) | 本页 / 方阻计算器 |
| 元件表面积 | S(cm²) = π × d × L × 10 | 工况核算 / 功率反算 |
| 表面负荷 | W = P × 1000 ÷ S | 工况核算 / 三联动 |
| 元件温度 | T元件 = T炉 + W × K安装 | 工况核算 |
| 所需长度 | L = R ÷ (ρ ÷ A) = U² ÷ (P×1000) ÷ (ρ÷A) | 功率反算 / 辅助决策 |
| 热膨胀伸长 | ΔL = L × CTE × (T−20) ÷ 10⁶ | 本页 |
| 安装预留 | 预留 = ΔL × 1.2 | 本页 |
| 最小弯曲半径 | R_min = k × d(铁铬铝 k=4,镍铬 k=3) | 本页 |
| 相对寿命 | 寿命 ∝ (W推荐 ÷ W实际)^3.2 | 牌号页寿命表 |
以上全部为理论计算值。实际选型请把工况发给我们核一遍 —— 炉型、气氛、跨距、启停频率都会影响结果。 电话 / 微信:180 6103 5177,周一至周六 8:30–17:30。